低轨卫星终将取代5G?他们都有光明的未来

2024-04-24

1. 低轨卫星终将取代5G?他们都有光明的未来

 伴随着“新基建”的风口,卫星互联网以及低轨卫星的话题热度慢慢火了起来。特别是最近马斯克的SpaceX多次发射星链计划成功后,低轨卫星的热度更上了一个层次。5G不用说,一直都是通信技术发展的重头戏。接下来,我们可以先来谈一谈低轨卫星。
     
    01 什么是低轨卫星呢? 
   低轨卫星主要是指,运行在低轨道平台的卫星系统。根据平台高度可以把卫星分为高轨、中轨和低轨。低轨卫星,也称近地轨道卫星,特指轨道飞行高度为200~2000km的卫星集合。按照轨道高度不同对卫星进行分类,除低轨卫星之外,还有中轨卫星(2000km~20000km)以及高轨卫星(20000km以上)。
     
       
    02 低轨卫星可以做什么? 
   最常见的是低轨卫星在通信领域的功能,还有低轨遥感 星座 等等的功能。其中,最重要的当属低轨卫星的通信功能。
     
       
   我们常说卫星导航与低轨卫星联系密切,即便我们有了卫星导航定位系统,但也仍然需要低轨卫星的帮助。
     
   以北斗卫星导航系统为例,如果说北斗系统可以帮忙解决室外用户90%以上的导航定位需求,那么剩下的10%便需要低轨卫星的信号增强去补充帮忙。
     
   这是因为,北斗系统的大多数卫星距离我们地面,有着大概2万多公里到3万多公里的距离,所以北斗卫星导航系统信号到达地面的时候,信号会非常弱,这叫做GNSS的天然脆弱性。
     
    所以我们常常会发现,在使用导航时: 
     
   这个时候,便需要导航增强系统,即能够增强导航性能的系统,主要是信息增强和信号增强这两类。
     
   信息增强是通过修正卫星导航定位系统的误差来提高导航定位的精度和可靠性等的方式。信息增强信息并不提供观测量,只提供消除卫星导航定位系统的误差,提高导航定位性能的方法。信息增强通常需要的是传输信道,能够把增强信息发送给用户。
     
       
   此外,基于低轨卫星的导航与通信的深度融合也是当前低轨卫星 星座 建设的重点发展方向。
     
    03 低轨卫星通信将取代5G? 
   众所周知,马斯克的星链项目,其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道,希望打造高速互联网,以覆盖到人迹罕至的地区,使得地球上几乎所有地区都可以使用廉价且稳定的高速宽带。这与5G听起来非常的相似。
     
   可能有人会说,星链项目或者低轨卫星通信会使得直接跳过5G进入到6G时代。
     
   其实不然,低轨卫星通信与5G更多是兼容并茂。
     
   5G的优点是“大带宽、低时延、广联接”,但极度依赖基站的建设。目前5G基站的覆盖范围小,只有300米且耗电高。
      目前地面移动通信仅覆盖约20%的陆地面积,小于地球表面积的6%。而在行业应用需求中,特别是空中、海洋、森林、沙漠地区及其他地广人稀的区域,对于空中飞机及无人机、海上油井和船舶、森林防火及野生动物的视频监控、电力线路和铁路沿线的巡检、边境线的防控等应用场景,很难实现建立基站,实现5G的使用。而且前期的收入规模与基站建站成本、运营及维护成本也不相匹配。
     
   而星链计划与5G相反,覆盖面广,不依赖光纤基建但尚无法在通信设备高密度地区无法提供优质稳定通信服务。而且卫星能够在地震、海啸等自然灾害发生时,卫星通信可以提供很好的作用。
     
   但想要接收到星链的信号,可能需要使用一个披萨盒大小的接收器。同时由于卫星与地面终端的通信距离、功率密度、多天线部署等受到较多限制,卫星通信的频谱效率远低于同期的蜂窝移动通信系统。
     
   也就是说,5G适用于高密度环境,但不适用于农村及任何地广人稀的环境。星链却能适用于无法承担光纤基站建设成本的人口低密度区 ,像山区、海岛等5G没有优势的地方。
     
    04 低轨卫星与5G的未来 
   比起SpaceX的发展,我国的低轨卫星建设还在逐步发展。
      基于5G的低轨卫星通信策略,我们需要先争取到更多的频段资源。现阶段,Ku、Ka等高频段资源逐渐枯竭,将难以满足未来巨大的频谱需求。而频率更高的Q频段、V频段和太赫兹频段将成为下一代通信卫星布局和争夺的焦点。
     
   同时,如果可以形成基于5G的统一低轨卫星通信技术体制,对于商业规模,以及我国的通信卫星走向国际都大有裨益。与之类似的,是可以推动商业航天与移动通信、集成电路等产业的跨界合作,共同研发推进卫星发射的技术进步,实现商业模式的创新。

低轨卫星终将取代5G?他们都有光明的未来

2. 全球首颗5G卫星成功入轨,中国航天迎来开门红,未来3年发射144颗


最新文章
热门文章
推荐阅读